چکيده مقاله: هنوز راه درازي براي اختراع يک نمايش گر موبايل کامل و بي عيب و نقص در پيش است اما اين موضوع باعث نشده تا 8 تکنولوژي رقيب، براي دستيابي به برتري در اين حوزه دست روي دست بگذارند. به نظر مي رسد تمام تکنولوژي هاي ساخت نمايش گر، مزاياي مشابهي را ارائه مي کنند: خوانايي عالي، حتي در نور روز؛ سرعت هاي سريع انتقال پيکسل براي نمايش ويدئو؛ يک Gamut گسترده براي کيفيت بصري و البته، مصرف کم تر براي افزايش عمر باتري.
 

به دليل اين که رقابت در اين حوزه بسيار فشرده و سريع صورت مي گيرد، کمپاني هاي توليد کننده نمايش گر محصولات خود را با اسامي عجيب و غريب تجاري عرضه مي کنند و بنابراين شما نمي توانيد مطمئن باشيد که يک نمايش گر خاص بر اساس کدام تکنولوژي ساخته شده است. براي از بين بردن اين سردرگمي، ما در اين مقاله به بررسي تکنولوژي هاي کليدي پنهان شده در پشت اين اسم ها مي پردازيم و نگاهي عميق به 4 نوع نمايش گر رايج خواهيم کرد و ضمناً 4 تکنولوژي جديدي را که قرار است در آينده عرضه شوند مورد بررسي قرار مي دهيم.

 

A-SI TFT LCD
 

Amorphous silicon (a-SI)TFT يکي از رايج ترين تکنولوژي هاي مبتني بر LCDاست. از اين تکنولوژي به شکل گسترده اي استفاده مي شود و مي توان آن را در ابزارهاي کوچک و بزرگ متعددي پيدا کرد. ترانزيستورهايي که با استفاده از يک فيلم نازک amorphous silicon ساخته شده اند در ماتريسي از ستون ها و رديف ها بر روي يک ماده شيشه اي پلاريزه شده قرار مي گيرند. لايه اي از کريستال مايع بر روي ترانزيستورها قرار مي گيرد و يک لايه ثانويه از شيشه که با زاويه 90 درجه از لايه اول پلاريزه شده است، بر روي لايه اول جاي مي گيرد. براي نمايش يک پيکسل واحد، رديف ترانزيستورهاي مربوط به آن روشن مي شود و سپس يک بار الکتريکي به ستوني که آن رديف را قطع مي کند، ارسال مي شود. کريستال هاي مايعي که در بالاي آن قرار دارند، مسير خود را عوض مي کنند تا به نور پشتي نمايش گر اجازه عبور بدهند. وقتي ترانزيستور غيرفعال مي شود، کريستال ها به جاي اول خود بر مي گردند و مسير عبور نور را بلوکه مي کنند. هر ترانزيستور يک پيکسل واحد را کنترل مي کند و رنگ نيز با تقسيم هر پيکسل، به سه ساب - پيکسل با رنگ هاي سبز، قرمز و آبي ايجاد مي شود. با تلفيق اين سه ساب - پيکسل مي توان هر رنگي ايجاد کرد و چگالي رنگ را نيز مي توان با عوض کردن ولتاژ تغيير داد.
نمايش گرهاي A-Si TFT زواياي ديد مناسب و gamut رنگ نسبتاً خوبي تحويل مي دهند اما نور پشتي آن ها انرژي بسيار زيادي مصرف مي کند و خواندن و تماشاي آن ها در نور مستقيم خورشيد دشوار است؛ دو نقطه ضعف قابل توجه براي ابزار موبايلي که از باتري استفاده مي کنند. براساس گفته هاي Paul Semenza، مدير ارشد (DisplaySearch (www.displaysearch.com، نمايش گرهاي a-Si TFT در مقايسه با ساير تکنولوژي هاي نمايش گرهاي موبايل از بهترين نسبت قيمت/کارآيي برخوردار هستند و در سه سال آينده بايد به عنوان پيشگام اين تکنولوژي در بازار باقي بمانند.

LTPS TFT LCD
 

اين تکنولوژي شباهت بسيار زيادي با a-Si TFT LCD دارد با اين تفاوت که ترانزيستورهاي آن از دانه هاي پلي سيليکون ساخته شده اند (LTPS به معناي Low-temperature polysilicon است). به دليل اين که دانه هاي پلي سيليکون بزرگ تر و در مقايسه با دانه هاي amorphous silicon که سايزهاي مختلفي دارند متحدالشکل تر هستند، الکترون ها مي توانند 100 بار سريع تر از دانه هاي موجود در a-Si جريان پيدا کنند. اين موضوع نمايش گرهاي LTPS را قادر مي سازد تا پاسخ گويي بسيار سريع تري داشته باشند.
علاوه بر اين ها، به دليل اين که مدارات سطر/ستوني يک نمايش گر LTPS در درون زيرلايه شيشه اي گنجانده مي شود، پيکسل هاي LTPS را مي توان با فاصله بسيار کمي از هم قرار داد و در نتيجه به رزولوشن هاي بالاتري دست پيدا کرد. اما درعين حال خواندن LCD هاي LTPS در نور مستقيم خورشيد خيلي راحت تر نيست و backlight هاي اين نمايش گرها نيز حداقل به اندازه a-Si LCD ها انرژي مصرف مي کنند. از منظر سهم بازار، DisplaySeacrh پيش بيني مي کند در سه سال آينده LTPS دومين مکان را به خود اختصاص داده و اين مقام را حفظ خواهند کرد.
نمايش گر Retina Display به کار رفته در iPhone کمپاني اپل، LTPS را با تکنولوژي in-plane switching تلفيق مي کند. دکتر M.Soneira، مدير عامل DisplayMate Technologies)، مي گويد در تست هايي که او انجام داده: "Retina Display استفاده شده در iPhone، شفاف ترين و روشن ترين نمايش گر بود."
با اين حال Soneira مي گويد: "gamut رنگ Retrina Display بسيار کوچک است و رنگ هايي غيراشباع و بعضاً رنگ پريده توليد مي کند و کنتراست تصوير آن بسيار زياد است که تصاوير نقطه دار ايجاد مي کند."

IPS LCD
 

وقتي ولتاژ از کريستال هاي مايع موجود در يک IPS(in-plane switching) LCD عبور مي کند، کريستال ها به جاي اين که عمود بر سطح پانل حرکت کنند، مثل twisted-nematic LCD ها به صورت موازي با آن حرکت مي کنند. اين کار زواياي ديد بسيار بهتري را براي نمايش گر به ارمغان مي آورد و دليل اين که چرا اين تکنولوژي تا اين حد در تلفن ها و تبلت ها رايج و فراگير است را توضيح مي دهد.
پانل هاي IPS پيشرفته و بهينه شده از ترانزيستورهاي کوچک تري استفاده مي کنند؛ بدين معنا که Aperture (منفذ)هايي که نور از آن ها عبور مي کند بزرگ تر است. داشتن يک Aperture بزرگ تر به توليدکنندگان اجازه مي دهد از يک backlight کم مصرف تر که عمر باتري ابزار دستي را (اگر نه خيلي زياد)افزايش مي دهد استفاده کنند.
Jin Kim، موسس و مدير عامل DisplayBlog.com مي گويد: "IPSبه تکنولوژِي مسلط در تبلت ها و نهايتاً در نوت بوک ها، PCها، مانيتورها و تلويزيون ها بدل خواهد شد و در حوزه گوشي هاي هوشمند نيز IPS به شدت با تکنولوژي OLED به رقابت خواهد برخاست خصوصاً با سامسونگ و Super AMOLED آن".

AMOLED
 

در يک نمايش گر (diode‎‏‎ AMOLED(active-matrix organic light-emitting، وقتي ترکيبات اُرگانيک توسط يک جريان الکتريکي تحريک شوند از خودشان نور ساطع مي کنند. AMOLED براي روشن وخاموش کردن هر پيکسل به يک ترانزيستور backplane فيلم باريک نياز دارد اما به دليل اين که پيکسل ها خودشان نور ساطع مي کنند، براي ايجاد تصوير نيازي به backlight ندارند. نمايش گرهاي AMOLED يک سياه بسيار عميق که حاصل خاموش کردن پيکسل هاي خاص است نيز توليد مي کنند.
سامسونگ براي گوشي هاي هوشمند خود يک نمايش گر AMOLED بهينه شده که Super AMOLED نام دارد توليد مي کند. در حالي که Paul Semenza از DisplaySearch واژه Super را حرکتي در " يک مسابقه بازاريابي مي داند، Ray Soneira از DisplayMate اعلام مي کند که OLED هاي Super از ساير OLED ها بهتر عمل مي کنند.
Soneira مي گويد: "در تست هاي ما، Galaxy S داراي 4/4 درصد بازتاب صفحه نمايش و 25 درصد شفاف تر است و در مقايسه با OLEDهاي غير Super در Google Nexus One‏21 درصد کم تر انرژي مصرف مي کند. ميزان بازتاب اندک صفحه آن که در بين کم بازتاب ترين نمايش گرهايي که تا به حال تست کرده ايم جاي مي گيرد، بسيار جالب توجه است و زماني که در فضاهاي باز مورد استفاده قرار گيرد تاثير عمده اي بر قابليت ديد آن مي گذارد".
هرچند Soneira به اين نکته اشاره مي کند که AMOLED در حوزه کارآيي انرژي الزاماً پايان راه و حرف آخر نيست. او مي گويد: در تست هاي ما، نمايش گرIPS iPhone 4 در يک شفافيت مشابه، کم تر از نصف OLED انرژي مصرف مي کرد.
DisplaySearch مي گويد بزرگ ترين ضعف، هزينه توليد آن ها است اما پيش بيني مي کند که در سه سال آينده AMOLED خيلي سريع از ساير تکنولوژي هاي ساخت نمايش گر رشد خواهد کرد.

MULTI-MODE LCD
 

نمايش گري را تصور کنيد که در يک حالت مثل کاغذ الکترونيکي بازتابي و در حالت ديگر و با لمس يک سوئيچ بتواند مثل يک LCD تمام رنگي عمل کند. اين همان چيزي است که (Pixel Qi(www.pixelqi.com با نمايش گر ‎3Qi خود به آن دست پيدا کرده است. اين تکنولوژي که توسط افراد درون اين صنعت Multi-mode LCD نام گذاري شده است مي تواند با همان ماشين آلات به کار رفته در ساخت LCDهاي عادي توليد شود و مي تواند مثل يک LCD عادي رنگي عمل کند.
اما وقتي backlight آن خاموش و غيرفعال شود، نمايش گر در يک حالت کم مصرف کار مي کند و محتوايي را که در نور مستقيم خورشيد قابل رويت است رندر مي کند؛ درست مثل يک Kindle و ساير کتاب خوان ها کتاب الکترونيکي.
در حال حاضر Pixel Qi (که chee تلفظ مي شود) يک نمايش گر 10.1 اينچي که در حالت transmissive رزولوشن ‎1024×768 و در حالت B&W reflective رزولوشن ‎3072×600 را تحويل مي دهد ارائه مي کند. DisplaySearch نمايش گر Pixel Qi را در مقايسه با LCD a-Si LCD,LTPS و AMOLED از نظر زوايه ديد، gamut رنگ (در حالت transmissive) و حداکثر رزولوشن در رتبه پايين تري جاي مي دهد. هرچند از نظر مصرف انرژي کم تر و خوانايي در نور خورشيد (در حالت بازتابي يا reflective) امتياز بالايي به آن مي دهد.
ضمناً Soneira آن را "تکنولوژي جذاب و جديد که E lnk را پشت سر مي گذارد و در عين حال مزاياي يک LCD رنگي را نيز عرضه مي کند" توصيف مي نمايد.

Electrowetting
 

Electrowetting براي حرکت دادن مايعات، (نوعاً ترکيبي از آب و روغن که بين دو پليت شيشه اي فشرده شده اند) در يک فضاي محدود از ولتاژ بهره مي گيرد.
همانند تکنولوژيPixel Qi، نمايش گرهاي electrowetting را نيز مي توان با استفاده از فرآيندي که بسيار شبيه فرآيندهاي به کار رفته در توليد LCD هاي فعلي است توليد کرد.
Dye حل شده در روغن، رنگ پيکسل را تعيين مي کند. در نبود ولتاژ (وضعيت خاموش پيکسل ) روغن، يک فيلم را بين آب و الکترودي که با يک عايق ضد آب پوشانده شده شکل مي دهد. وقتي ولتاژ اعمال مي شود، الکترود تنش سطح آب را تغيير مي دهد و آن را به پايين پليت مي کشد و بدين ترتيب روغن را به کناره ها فشار مي دهد.
اين فرآيند منجر به ايجاد يک پيکسل نيمه شفاف مي شود بنابراين اگر سطح زير شيشه سفيد باشد شما يک پيکسل سفيد را مشاهده خواهيد کرد.
انتقال بين سفيد و رنگي به اندازه کافي براي يک نمايش گر electrowetting سريع هست که بتواند ويدئو کاملاً متحرک را نمايش دهد و اين نکته مثبت در مقايسه با سايرانواع نمايش گرهاي بازتابي نظير E lnk (که در Kindle آمازون استفاده مي شود) به شمار مي رود.
(Liquavista|(www.liquavista.com يکي از نقش آفرينان اوليه در electrowetting با عرضه اولين محصول خود بازار کتاب خوان هاي کتاب هاي الکترونيکي را هدف گرفته است. LiquavistaBright قادر خواهد بود يک ‎64-‎‎step grayscale‎‏ براي متن، گرافيک و ويدئو ايجاد کند. نسل بعدي اين محصول Liquavista فيلترهايي براي ايجاد يک نسخه تمام رنگي عرضه خواهد کرد.
DisplaySearch، اين تکنولوژي را از نظر رزولوشن و زاويه ديد پايين تر از LCD و AMOLED اما از نظر مصرف انرژي بسيار بهتر مي داند.

Mems Shutter
 

MEMS که به معناي micro-electre-mechanical systems است. نوعي تکنولوژي است که از اجزاي کوچک سخت افزاري که سايز آن ها بين 1 تا 100 ميکرون است، تشکيل مي شود. MEMS Shutter؛ که جاي کريستال هاي مايع را مي گيرند در زمان باز شدن نور را از خود عبور مي دهند و زماني که بسته مي شوند نور را بلوکه مي کنند.
نمايش گري که براساس اين تکنولوژي ساخته مي شود کماکان به يک backlight متکي است اما به دليل اين که هيچ نوع کريستال مايع، پلاريزه کننده يا فيلتر رنگي (که 70 درصد نور را قبل از اين که به چشم برسد جذب مي کند) وجود ندارد نمايش گر هايMEMS Shutter مي توانند با Backlight هايي که انرژي کم تري مصرف مي نمايند، کار کنند. در اين تکنولوژي که در نمايش گر PerfectLight ساخت (Pixtronix(www.pixtronix.com به کار گرفته شده است، رنگ با استفاده از Led BACKLIGHT هاي قرمز، سبز و آبي توليد مي شود. اين کمپاني اعلام کرده تکنولوژي آن قادر است رنگ 24 بيتي، 105 درصد از color gamut سيستم NTSC و زواياي ديد 170 درجه اي را تحويل دهد. Jin Jim مي گويد: اين يک تکنولوژي هيجان انگيز است. Pixtronix براي اطمينان از اين که رنگ ها دقيق و صحيح هستند بايد همکاري نزديک و تنگاتنگي با توليد کنندگان گوشي هوشمند داشته باشد.
نمايش گرهاي OLED داراي color gamut بالايي هستند اما رنگ ها خيلي pop مي کنند که اين امر منجر به ايجاد رنگ هاي نامناسب و غير دقيق مي شود.
DisplaySearch مي گويد تکنولوژي MEMS Shutter در مقايسه با AMOLED و هر نوع تکنولوژي LCD ديگري، حتي در نور مستقيم خورشيد قابليت خواندن بهتري تحويل خواهد داد اما از اين منظر در مقام مقايسه با reflective MEMS يا electrowetting در رتبه پايين تري قرار مي گيرد.

Reflective MEMS
 

Reflective MEMS يک سيستم مکانيکي ميکرو-الکترو مثل MEMS Shutter اما يک سيستم کاملاً بازتابي است که به يک backlight متکي نيست مگر اين که از آن در تاريکي استفاده کنيد.
تکنولوژي (Mirasol(www.mirasoldisplays.com کمپاني Qual-com بهترين نمونه فعلي يک نمايش گر reflective MEMS محسوب مي شود. Mirasol براساس مفهوم مدولاسيون interferometic (ساخت رنگ از طريق دخالت در نور بازتاب يافته) بنا شده است. اين نمايش گر از هزاران هزار ساب-پيکسل که از عناصر iMOD بسيار ريز (10تا 100 ميکرون )ساخته شده اند و هر يک داراي دو پليت هادي هستند تشکيل شده است. يکي ازاين پليت ها يک پُشته فيلم باريک بر روي يک زيرلايه شيشه اي و ديگري يک غشاي شبه آينه اي است که با يک gap هوايي بر فراز زيرلايه معلق شده است.
در نبود ولتاژ، اين دو پليت از هم جدا مي شوند و نور محيطي از ساب -پيکسل بازتاب داده مي شود. وقتي ولتاژ اعمال مي شود، اين دو پليت به سمت يکديگر کشيده مي شوند و نور محيطي توسط ساب-پيکسل جذب مي شود. رنگ هر يک از پيکسل ها براساس سايز gap بين دو پليت آن مشخص مي شود.
مجموعه سه تايي ساب-پيکسل ها (هر يک براي قرمز، آبي و سبز)، يک پيکسل قابل رويت را شکل مي دهند و با دستکاري دقيق gap هواي بين ساب-پيکسل هاي مختلف رنگ ها تشکيل مي شوند. به عنوان مثال يک پيکسل سياه وقتي ايجاد مي شود که شکاف هاي موجود در هر سه ساب-پيکسل کاملاً بسته شوند.
نمايش گرهاي Mirasol ،bi-stable هستند؛ بدين معنا که عناصر iMOD آن ها براي حفظ وضعيت موجود خود به انرژي بسيار اندکي نياز دارند؛ وقتي يک پيکسل قرمز باشد قرمز باقي مي ماند. متاسفانه، نمونه هاي فعلي Mirasol در مقايسه با 16 ميليون رنگ در يک PC دسک تاپ، عمق رنگ محدودي دارند (در حدود 45000).
Jin Kim از DisplayBlog مي گويد:من فکر مي کنم Mirasol به بهترين شکل ممکن با eReader هاي نسبتاً ارزان و گوشي هاي موبايل سازگار خواهد شد، ابزاري که به مصرف انرژي اندکي نياز دارند و در فضاهاي بيروني بيش تر مورد استفاده قرار مي گيرد. به دليل اين که رنگ آن در مقايسه با LCDها يا OLED ها شفاف نيست، تبلت هاي چندرسانه اي سطح بالا احتمالاً مناسب استفاده از Mirasol نيستند".
منبع: بزرگراه رايانه، شماره ي 140